Физики Уральского федерального университета будут печатать на 3D-принтере уникальные магниты, магнитные системы, магнитомягкие элементы. Эти детали нужны везде — от медицины до космоса. Например, их можно использовать для создания роботов, которые помогают чистить артерии и вены или устанавливать стенты.
«Сейчас мы решаем, что печатать в первую очередь. Возможно это будут магниты на основе соединений самария и кобальта. Их можно будет использовать в подлодках, на космических станциях, на кораблях, то есть там, где очень сильные перепады температур, и к магнитам предъявляются особые требования в плане стабильности свойств. Либо простые магниты на основе сплава неодима, железа и бора, которые работают при обычных температурах. Такие магниты используют в смартфонах, жестких дисках, датчиках автомобильных двигателей. К примеру, такие магниты установлены в электродвигателях Tesla последнего поколения», — рассказывает Алексей Волегов, доцент кафедры магнетизма и магнитных наноматериалов УрФУ.
Принтеров, которые могут печатать из металлических порошков, в мире немного. Как правило, ими пользуются ученые. Уральским физикам подошла единственная на мировом рынке модель принтера немецкой фирмы.
«Этот принтер позволяет получать образцы из металлических порошков технологиями селективного лазерного сплавления и селективного лазерного спекания. В первом случае частицы порошка полностью переплавляются, во втором — чуть-чуть подплавляются на границах. В мире на сегодня порядка 20 опубликованных научных работ, авторы которых пробовали печатать магниты. А работы по селективному лазерному сплавлению вообще по пальцам одной руки можно пересчитать», — поясняет Волегов.
На данном этапе работы напечатанные образцы требуют постобработки (сейчас ученые намагничивают детали после печати). Чтобы принтер сразу печатал магниты с конкретными свойствами, необходимо научить его работать с конкретными порошками и печатать необходимые образцы. По словам Алексея Волегова, такие работы могут занять от полугода до нескольких лет.
Чтобы убедиться в точности принтера (соблюдение геометрических форм, размеров, углов), ученые напечатали в качестве пробных образцов три небольших детали. Первую отправили в Германию для донастройки оборудования (на доли процентов в конкретных областях). Вторая представляет собой планетарную шевронную передачу — неразборную систему, которую можно получить только методом 3D-печати (см. фото). Третья деталь — это нижние уровни башни с винтовой лестницей и перилами.
Отметим, что принтер ученые приобрели при поддержке национального проекта «Наука».
На фото: подвижная планетарная шевронная передача — неразборная система, которую можно получить только методом 3D-печати. Деталь после постобработки.